2008年年度技术：超分辨率显微镜
看看超分辨率显微镜如何发起一场颠覆我们队细胞生物学理解的革命的？听听这些新的成像技术的发明家们说些什么。解读它的发展，了解内部的工作，听听专家说其对科学研究的影响。
价值50美分的折纸显微镜
也许你玩过纸卡娃娃，或者折过纸天鹅? TED 伙伴马努•普拉卡什和他的团队发明了一种用纸做的显微镜，易折易用。他精彩的演说展示了，这项发明能如何为发展中国家的医疗状况带来革命性的改变，以及将几乎任何事情变成有趣并且可动手实践的科学实验。
光学显微镜的介绍
光学显微镜是一种被研究人员在许多领域使用，用来放大观察样品的仪器，可将样品放大到原来大小的1000倍。最简单的光学显微镜包含一个用来放大样品的干净镜头和一个照射样品的光源。但大多数光学显微镜都要更复杂，在显微镜内部和其物镜目镜里，还包含了很多严格控制了尺寸大小的高精度镜头。本短片将描述光学显微镜的主要组件，并详细讲解它们的应用和功能。还会介绍放大、聚焦以及分辨率这些基本原理。基本的光学显微镜操作，要先将光源照射在样品上，并保证光源的强度、方向及形状合适，这样才能产生最佳质量的图像。然后需要将样品合适地放大并聚焦，来观察感兴趣的区域。光学显微镜有很多实际的应用，包括观察染色或者未染色的细胞或组织，仔细研究样品的微小细节，甚至可以在手术过程中放大感兴趣的区域以帮助在微米级别上的复杂操作。
荧光显微镜技术的介绍
荧光显微镜技术是一个强大的分析工具，它结合了光学显微镜的放大属性和荧光的可见属性。荧光现象中被称为荧光集团的荧光分子吸收或者释放小范围内的光波。荧光显微镜是在基本光学显微镜的基础上，加入了强力光源、特殊的滤光片、以及使用了荧光标记的样品。本短片讲述了荧光显微镜的基本原理，包括荧光形成的机制：斯托克丝位移和光漂白。视频还给出了多种荧光标记的方法，例如使用荧光标记的抗体或者蛋白质、核酸荧光染料、以及向样品中加入可以自然发出荧光的蛋白质；荧光显微镜中的主要组件包括氙光灯源或者水银灯源、滤光灯片、分色镜、以及使用光栅来照射样品，都将被描述。最后还演示了荧光显微镜的许多应用中的一些例子。
制备组织学样品用于光学显微镜技术
组织学是指对细胞和组织的研究，它通常需要借助于光学显微镜。根据样品本身属性如大小，硬度以及处理后使用的染色技术和下游应用的不同，制备组织学样品的过程也会有很大不同。如本视频中介绍的，样品的制备通常是从固定步骤开始，用以防止濒临死亡细胞所释放出的酶对样品的降解。固定后，样品会被置于包埋试剂来使样品完全被支撑起来。最常用的是石蜡，但是其他的一些试剂，例如含甘油的冷冻试剂和琼脂也可以在切片的时候用于包埋样品。然后在切片机或其他切片仪器中将样品切割成厚度为几微米到几毫米的薄片。切片之后，薄片会被固定在载玻片上，根据需要进行染色以获得特定的标记，而后在显微镜下成像。
斑马鱼显微注射技术
采用斑马鱼做为模型的一个突出优点是对它们进行遗传操作非常方便，对它们的早期胚胎进行显微注射即可。通过这种技术，含有遗传物质或者沉默表达框架的的溶液会被注入囊胚细胞：它们是位于新受精卵卵黄上方的胚胎细胞。将遗传物质导入细胞质一般是通过直接注射囊胚细胞，或者先注入卵黄再通过细胞质的自然流动导入囊胚细胞。成功的遗传学操作会带来一定数量的胚胎表型，用于阐明其发育的遗传学机制。
本短片介绍了斑马鱼胚胎的显微注射。我们将先回顾该技术的基本工具，包括注射装置和显微注射器，它可以通过空气压力脉冲来控制液体的流动。然后会阐述重要的准备工作，例如灌制琼脂板，用以在注射过程中稳定胚胎，以及校正显微注射装置。接下来我们会展示显微注射过程包括什么时候在什么部位注射等实验技巧。最后，我们会讨论显微注射技术的应用，包括通过mRNA注射获得基因过量表达，通过注射反义吗啉环寡核苷酸来沉默基因，以及利于经过特殊基因工程操作的质粒DNA产生转基因斑马鱼。
掌上高分辨率显微镜的发现
During their 20-year friendship, Betzig and Hess worked together and separately, in academia and industry, before eventually joining forces to develop the first super-high-resolution PALM microscope. They tell us the story of this journey and emphasize how their unusual and varied backgrounds provided the skills to complete the project.
显微活体成像技术的开发和应用
生命科学研究的进步离不开生物成像技术的发展，虽然生物成像领域的各种显微成像技术和共聚焦技术在图像的清晰度、分辨率等方面都取得了极大的进展。但对于细胞在动物体上如何实现运动、增殖或与周围细胞的相互作用的研究一直是生命科学研究领域的迫切要解决的问题。在此背景下，显微活体成像技术应用而生。该技术能够实现将分子生物学技术从体外研究转移到动物体内研究，直接监控活体生物体内的细胞活动和基因行为，尤其是可以直接观测活体动物体内肿瘤的生长及转移，感染性疾病发展过程、特定基因的表达等生物学过程，并且其凭借检测灵敏度高，操作简单等优势，现已经广泛应用于肿瘤学、药物研究、细胞标记、基因表达与基因功能的研究、细胞凋亡等研究领域。 鉴于显微活体成像技术多方面的发展潜力和广阔的应用前景，生物谷携手全球显微镜与科学仪器的知名品牌徕卡共同举办本次讲坛，希望通过本次讲坛能够充分与从事显微活体成像技术开发和应用研究领域的专家进行交流，达成多方面的合作，共同促进显微活体成像技术的发展。
超高分辨率荧光显微技术前沿与生物学应用
超高分辨率荧光显微成像可以说是近二十年来新兴的一项革命性技术，此前光学显微镜的分辨率只能达到200纳米，被称为阿贝衍射极限，而通常病毒和亚细胞结构的尺寸只有几十到200多纳米。超高分辨显微技术的诞生突破了这个极限，使得显微成像分辨率进入振奋人心的纳米级别时代，对于精细结构的研究得到了强力的技术支持。目前商业化比较常见的超高分辨荧光显微技术主要包括受激发射耗损显微术（STED）、随机光学重构显微术（STORM）、光激活定位显微术（PALM）、结构化照明显微术（SIM）等，基于这些技术开发的显微产品在细胞生物学、神经生物学、病毒学、植物学、病理学、遗传学、医学等领域都得到了逐步应用。 生物谷联合全球显微科技与分析科学仪器领导品牌徕卡显微系统，推出超高分辨率荧光显微成像空中讲坛，关注成像领域前沿技术进展的同时，也将聚焦此技术在生物学、医学领域的具体应用及取得的研究成果，以此推动超高分辨成像技术的广泛、高效使用，以及技术的持续更新发展。